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盛镭科技陆俊:超快激光技术将在工业微纳加工应用中发挥更大价值

2022年4月22日,由OFweek维科网·激光举办的激光前沿技术在线论坛吸引了众多关注,直播间分享干货满满,在线观众互动活跃。

论坛伊始,北京盛镭科技有限公司高级技术总监陆俊先生与观众分享了《超快激光技术的发展及其在工业微纳加工领域的应用》, 主要从超快激光发展趋势、超快激光器主流产品、盛镭科技的单元技术能力、超快激光在工业微纳加工领域的应用等四个方面进行了介绍。

盛镭科技陆俊:超快激光技术将在工业微纳加工应用中发挥更大价值

盛镭科技高级技术总监 陆俊

首先,陆俊先生对超快激光的状况和发展趋势进行了解说。他指出,近年来超快激光在工业化的生产制造尤其是微纳加工领域中获得了非常迅猛的发展,主要体现在以下几个方面:

一是对激光功率的要求更高,功率的飙升将大幅提升产能。激光功率可以从百瓦量级迁跃至千瓦级,乃至上万瓦的水平。二是脉宽更窄,精度更高。CPA+MPC+HCF技术路线已经可以将脉宽压缩至<10fs量级。三是重频更高,品质更高。通过采用GHz级别的激光器,能够做到热影响更小、加工质量更高、加工效率更高并满足一些特定场景的需求。

接着,陆俊详细介绍了盛镭科技的系列超快激光产品及解决方案,包括Leonis皮秒、Hercules飞秒系列约十余种规格型号超快激光器。

其中,Leonis系列主要是皮秒级激光器,在红外方面其功率范围覆盖了15W-300W,绿光方面功率范围覆盖了7W-200W,紫外方面功率范围覆盖了5W-90W。值得一提的是,在平均功率这一指标上,盛镭科技的几款新品在国产超快激光器里均位居前列。

据悉,盛镭科技今年推出了一款300W的皮秒系列产品,主要用于极耳切割、玻璃切割,其功率的增长大大提升了加工效率:

盛镭科技陆俊:超快激光技术将在工业微纳加工应用中发挥更大价值

而工业飞秒激光器Hercules系列,涵盖了80 W红外、20 W紫外、30W绿光等产品,充分凸显了高峰值功率、低HAZ、完美加工效果等优势。

其中,盛镭科技20W紫外的飞秒系列产品,主要用于OLED的外型(面板)切割与钻孔:

盛镭科技陆俊:超快激光技术将在工业微纳加工应用中发挥更大价值

80W红外的飞秒系列产品,应用又进一步升级为空气膜叶片切割等场景:

盛镭科技陆俊:超快激光技术将在工业微纳加工应用中发挥更大价值

据悉,除了上述的几款超快激光产品之外,盛镭科技还为科学研究等需求提供特种定制超快激光器,实现高功率、窄脉宽、高光束质量等优势兼容。

随后,陆俊阐述了盛镭科技超快激光的几大技术路线,对包括光纤SESAM锁模、光纤声光Q开关、LD端泵棒状晶体、LD泵浦板条、空间声光Q开关在内的技术路线进行了剖析,并简要说明了它们的工作原理及用途。目前,盛镭科技的超快激光技术已经可以做到300W皮秒-100W飞秒的水平。

盛镭科技陆俊:超快激光技术将在工业微纳加工应用中发挥更大价值

同时,他还介绍了盛镭科技在核心技术方面的优势,比如超快光纤种子源、高功率固体放大技术、Super Control电控系统、自主核心器件研发、工程化设计能力等。

据悉,其光纤种子+固体放大技术路线,可实现种子工作寿命>2万小时。另外,基于其LD端泵棒状晶体高增益放大技术,盛镭科技已经实现了百瓦量级以下及单脉冲能量1mJ(脉冲串3mJ)输出;基于LD泵浦板条晶体高功率放大技术,则能实现300 W皮秒/100 W飞秒功率输出。

陆俊指出,能够做到光机电一体化设计与自主研发,是盛镭科技目前在激光器产品核心技术方面的一大特色。只需将激光器连接48V直流电源,接通水冷机,就可以进行连电脑控制。据介绍,其电控系统可以实现PSO/POD、Super sync、Burst Mode、脉冲串编辑、PEC功率外控等一系列灵活功能,并且均可根据客户需求进行定制。

盛镭科技陆俊:超快激光技术将在工业微纳加工应用中发挥更大价值

最后,围绕具体应用这一话题,陆俊指出目前超快激光在工业微纳加工领域已经逐渐起量,并在航天航空、消费类电子、半导体、玻璃/蓝宝石行业等各种应用场景中日益大展身手。

例如,在OLED加工制造中,超快激光通常可以用于进行外型切割、屏幕钻孔等操作,从而满足切割热影响、打孔精度等方面的要求,为OLED带来巨大的商业机会。比如近年来手机边框变得更窄,其实是更先进的超快激光封装工艺使其更加完善的体现。像外型切割这一操作,主要是用激光器进行切割,使其从一开始的整体,到后来的模板可以与外框分离,切割热影响通常要求<50 μm。

此外据陆俊介绍,其超快激光技术在薄膜电路蚀刻方面应用已经相对成熟,比如手机的冲模板、智能手表等屏幕交互触摸,其线宽控制在<20μm,线宽精度<±3 μm,拼接精度<±5 μm。

对于消费类电子行业常见的玻璃/蓝宝石盖板切割,超快激光加工则充分体现出了切割截面整齐(RA<1 μm)、崩边小(chipping<10 μm)、整机精度误差小(RA<20 μm)等优势。

而在航天航空领域,激光加工则常见于高温合金叶片深钻孔、机翼表面微结构加工减少油耗等操作,有利于提高生产效率和加工质量,为客户大幅节约成本。具体来看,盛镭科技利用超快激光进行高温合金叶片深钻孔,直径300-600μm时已经可以达到最大径深比>1:12,正反面圆度>90%,端面和侧边缘光滑。

在演讲的尾声,陆俊先生回答了观众关于超快激光具体应用在工业微纳加工方面的一系列问题,对这项技术应用的稳定性、可替代性、突破点等方面进行了探讨,并针对一些技术细节给出了自己的分析,观众纷纷表示获益甚多。

目前,我国制造业整体呈现出由低端走向高端的趋势,超快激光无疑代表着未来的一个重要发展方向。

超快激光加工因其对材料的广泛适用性,已成为工业微纳加工这一热门领域应用中的重要技术。在工业微纳加工制造领域,相比于一些传统的加工方式,超快激光快速、精细的优势体现得更为淋漓尽致。飞秒激光加工更是能够满足高精度三维结构制备、多材料微纳结构加工以及器件成型与集成的加工需求,因此在各类微纳结构化功能部件的研制中展现出了很大的技术优势。

随着对超快激光与材料作用机理更加深入的研究,对加工工艺与加工参数的不断探索和优化,以及创新型原理和部件的开发与深入应用,超快激光加工技术未来将有望为高端制造领域贡献更高的价值!

注:文中图片来自盛镭科技

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